Dane INFORMACYJNE : Nazwa szkoły: Zespół Szkół w Leśnicach ID grupy: 96/85_MP_G2 Kompetencja: matematyczno-przyrodnicza Temat projektowy: Budowa cząsteczkowa materii Semestr/rok szkolny: semestr pierwszy, rok szkolny 2009/2010

Dlaczego w pewnych sytuacjach nasza pani nazywa nas „ciemną masą”? Na to i wiele innych pytań postaramy się odpowiedzieć w przygotowanej przez nas prezentacji.

A oto plan naszej prezentacji: Atom. Historia budowy atomu. Cząsteczki. Dowody istnienia cząsteczek. Przez mikroskop. Budowa Ziemi. Ile waży woda?

1. Atom. Historia budowy atomu. Model budowy atomu Już ponad 2400 lat temu Demokryt stwierdził, że wszystko co nas otacza zbudowane jest z maleńkich drobinek, zwanych atomami. Z czasem o atomie i jego budowie było wiadomo co raz więcej. Atom składa się z jądra skupiającego prawie całą masę atomu oraz z elektronów, cząstek ujemnych, krążących wokół jądra po powłokach z bardzo dużymi prędkościami. W skład jądra wchodzą protony, cząstki o ładunku dodatnim, oraz elektrycznie obojętne neutrony. Atomy tego samego rodzaju tworzą pierwiastek.

Informacje dotyczące historii budowy atomu przedstawiliśmy na gazetce szkolnej:

2. Cząsteczki. Atomy różnych pierwiastków łączą się w reakcjach chemicznych tworząc cząsteczki. Najmniejszą częścią wody jest cząsteczka wody H2O Inne przykłady cząsteczek: dwutlenek węgla chlorowodór Zauważmy, że wodór jest gazem, tlen również, a powstaje cząsteczka cieczy.

A oto cząsteczki wykonane przez nas:

Atomy i cząsteczki są bardzo małe i nie widać ich gołym okiem, ani pod lupą, ani nawet pod mikroskopem. Obrazy cząsteczek możemy oglądać dopiero po przetworzeniu ich fotografii przez komputer. Oto fotografia powierzchni krzemu:

Dowody istnienia cząsteczek. Zdjęcia obrazujące atomy są od niedawna, a w istnienie atomów ludzie nie wątpią już od ponad stu lat. Uczeni badając przyrodę, odkrywali i badali zjawiska, których nie udało się inaczej wyjaśnić, jak tylko przyjmując, że materia składa się z atomów i cząsteczek. Wykonaliśmy kilka doświadczeń, które przekonują nas o prawdziwości tej hipotezy. Hipoteza to pewne przypuszczenia, które należy udowodnić.

Doświadczenie 1 Do próbówki wlewamy wodę do połowy jej objętości. Uważając, by ciecze się nie zmieszały, dolewamy denaturatu. Zaznaczamy pisakiem górny poziom cieczy, zasłaniamy wylot próbówki palcem i mieszamy obie ciecze. Następnie obserwujemy poziom mieszaniny. Wymieszanie spowodowało obniżenie poziomu cieczy. Wniosek: Woda i denaturat mają budowę ziarnistą. Podczas ich mieszania puste miejsca między cząsteczkami denaturatu wypełniają cząsteczki wody.

Doświadczenie modelowe, które uzasadni naszą hipotezę polegało na wsypaniu do menzurki herbaty rozpuszczalnej ( w drobnych granulkach), a następnie podobnej objętości fasoli. Zaznaczamy górny poziom po dosypaniu fasoli, a następnie mieszamy fasolę z herbatą i obserwujemy poziom powstałej „mieszaniny”. Zaobserwowaliśmy, że poziom mieszaniny jest niższy. To doświadczenie modelowe tłumaczy wynik poprzedniego doświadczenia i potwierdza hipotezę o cząsteczkowej budowie materii.

Doświadczenie 2 (zjawisko dyfuzji) Potrzebna jest szklanka z wodą o temperaturze ok 70 stopni Celsjusza, łyżeczka i torebka herbaty ekspresowej. Wkładamy do szklanki z wodą torebkę herbaty. Przytrzymujemy łyżeczką torebkę na dnie szklanki. Wokół torebki zaczyna się tworzyć warstewka esencji. Jak długo musimy czekać, aby cała woda w szklance się zabarwiła? Zabarwiona woda będzie się mieszać z czystą wodą samoistnie. Czas potrzebny na całkowite wymieszanie jest dość długi. Zjawisko to jest kolejnym dowodem na istnienie cząsteczek oraz świadczy o tym, że są one w ciągłym chaotycznym ruchu. Zjawisko dyfuzji polega na samoistnym, czyli dokonującym się bez zewnętrznej pomocy, mieszaniu się różnych substancji. Zjawisko to zachodzi między substancjami, które są w tym samym stanie skupienia i pomiędzy substancjami o różnych stanach. Dyfuzja gazów zachodzi znacznie szybciej niż cieczy. Choć może trudno to sobie wyobrazić, zachodzi również dyfuzja ciała stałego w ciele stałym. W normalnych warunkach przebiega ona niezmiernie wolno i jest zauważalna po kilku latach. Czas trwania dyfuzji jest najkrótszy w gazach, a najdłuższy w ciałach stałych. Zależy również od temperatury.

3. Przez mikroskop. Budowa mikroskopu: Mikroskop – urządzenie służące do obserwacji małych obiektów, zwykle niewidocznych gołym okiem. Budowa mikroskopu: Nr Element budowy Służy do: 1 Okular Powiększenia obrazu tworzonego przez obiektyw mikroskopu. 2 Rewolwer Prostej zmiany obiektywu. 3 Obiektyw Zbierania światła wychodzącego z przedmiotu i tworzy jego powiększony obraz pośredni. 4 Śruby makrometrycznej Ustawiania odległości przedmiot – obiektyw; do ustalania ostrości. 5 Śruby mikrometrycznej 6 Stolik przedmiotowy Umocowania preparatu i jego przesuwu w poziomie. 7 Lusterko Naświetlania badanego obiektu. 8 Kondensor Koncentruje światło formując z niego stożek. 9 Statyw Zapewnienia sztywności konstrukcji, przesuwa w pionie stolik przedmiotowy względem obiektu. Układ optyczny mikroskopu tworzy obiektyw i okular, a powstały obraz jest pozorny, odwrócony i powiększony.

Rodzaje mikroskopów: optyczne światło dzienne oświetla obserwowany obiekt największe powiększenie rzędu 1500 razy elektronowe wykorzystują do obrazowania wiązkę elektronów badają strukturę materii na poziomie elektronowym skaningowy STM mikroskop ze skanującą sondą, umożliwia uzyskanie obrazu powierzchni materiałów przewodzących ze zdolnością rozdzielczą rzędu pojedynczego atomu

Podczas naszej wizyty w oczyszczalni ścieków widzieliśmy jak wyglądają ścieki pod mikroskopem po każdym etapie oczyszczania.

4. Budowa Ziemi. Jądro Skorupa ziemska Litosfera zbudowane głównie z żelaza, niklu, siarki. skorupa ziemska kontynentalna składa się ze skał magmowych (granit, andezyt), skał osadowych, metamorficznych (gnejs, łupek, marmur, kwarc), minerałów (kwarc, skaleń, mika, kalcyt, aragonit, dolomit); skorupa ziemska oceaniczna składa się głównie z bazaltu. zapewnia zasoby naturalne, które są eksploatowane przez człowieka. Niektóre z nich to surowce nieodnawialne, których ponowne uzupełnienie w wyniku procesów naturalnych jest niemożliwe w krótkim czasie. ze złóż paliw kopalnych zawartych w skorupie ziemskiej wydobywa się ropę naftową, węgiel, gaz ziemny i torf.

Co jeszcze buduje Ziemię? Hydrosferę tworzą wody powierzchniowe (oceany, morza, rzeki, jeziora, bagna) i podziemne jak również lodowce, pokrywy śnieżne oraz para wodna. Oceany pokrywają około 71% powierzchni Ziemi. Atmosfera, czyli powietrze składa się przede wszystkim z azotu (78%), tlenu oraz argonu. Zawiera śladowe ilości dwutlenku węgla i gazów szlachetnych.

Bez skamieniałości wiedzielibyśmy bardzo mało o historii życia na Ziemi. Są one pogrzebanymi pozostałościami żywych organizmów, które przetrwały wciśnięte w warstwy skał osadowych.

5. Ile waży woda? Zastanówmy się na takim problemem. Jak bez używania wagi odnaleźć masę wody, która przyjęła kształt cylindra o średnicy podstawy 20cm, a wysokość słupa wody ma 30cm? Dane: r = 10cm h = 30cm gęstość wody=1 g/cm3 objętość walca = r2*h Obliczenia: gęstość = masa/objętość masa = gęstość *objętość masa = 1 g/cm3 **(10cm)2*30cm masa  1 g/cm3 *3,14*100cm2*30cm masa  9420 g = 9,42 kg Odp: Masa wody wynosi 9,42kg. 20cm 30cm

Po realizacji tematu projektowego wiemy, że człowiek to budująca go materia. Teraz nie można powiedzieć o nas, że jesteśmy ciemną masą tylko oświeconą, może raczej jasną. W każdym razie dużo więcej wiemy o budowie cząsteczkowej materii.  Dziękujemy za uwagę. Do zobaczenia.